铜及铜合金PPT课件
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精品课件-铜合金
将铜矿(或焙砂、烧结块等)和熔剂一起在 高温下熔化，或直接炼成粗铜，或先炼 成冰铜(铜、铁、硫为主的熔体)，然后 再炼成粗铜。主要优点是适应性强，能 耗低，生产率和金属回收率较高。
基本流程包括：造锍熔炼、锍的吹炼、 粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼。
12
98%
99.95~99.98%
13
(2) 湿法炼铜(约占15%) 在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸 出，经除杂后将铜从浸出液中沉淀出来。 对氧化铜矿和自然铜矿，可用溶剂直接浸出； 硫化铜矿则先经焙烧变成氧化铜后再溶浸。 流程：焙烧、浸出和净化、电沉积
• 玫瑰红色；延展性好；导电导热性仅次于 银，居金属的第二位。密度8.96g/cm3，熔 点1083.4℃, 沸点2567 ℃。
• 液态铜能溶解多种气体，铸锭前需脱气处 理。
• （2）化学性质
• 在干燥空气或水中不起变化，但在含CO2 的潮湿空气中会氧化成碱式碳酸铜(铜绿)
• 不溶于稀硫酸和盐酸，溶于硝酸、王水 和热的浓硫酸
17
炉料中过量硫的作用机理 造锍熔炼条件下，Cu2O的生成不可避免，它会
与SiO2反应进入炉渣，造成铜损失。 炉料中的过量硫存在，将发生反应：
使Cu2O重新硫化成Cu2S，从而减少渣含铜损失
18
炉渣中SiO2饱和的作用机理 熔炼体系没有SiO2时，铜锍和炉渣结合成共价
键的Cu-Fe-S-O相，铜锍与炉渣高度混溶。 有SiO2时，它与FeO反应形成离子型炉渣相：
铜锍不与SiO2作用而保留为共价键Cu-Fe-S相，物理化学变 化
(1) 各类高价化合物及碳酸盐的离解(1200℃ 以上）
FeS2 = FeS + 0.5S2 2CuFeS2 = Cu2S +2FeS + 0.5S2 2CuS = Cu2S + 0.5S2 3NiS = Ni3S2 + 0.5S2 CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO + CO2 在氧化性气氛中，S2会被氧化成SO2
基本流程包括：造锍熔炼、锍的吹炼、 粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼。
12
98%
99.95~99.98%
13
(2) 湿法炼铜(约占15%) 在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸 出，经除杂后将铜从浸出液中沉淀出来。 对氧化铜矿和自然铜矿，可用溶剂直接浸出； 硫化铜矿则先经焙烧变成氧化铜后再溶浸。 流程：焙烧、浸出和净化、电沉积
• 玫瑰红色；延展性好；导电导热性仅次于 银，居金属的第二位。密度8.96g/cm3，熔 点1083.4℃, 沸点2567 ℃。
• 液态铜能溶解多种气体，铸锭前需脱气处 理。
• （2）化学性质
• 在干燥空气或水中不起变化，但在含CO2 的潮湿空气中会氧化成碱式碳酸铜(铜绿)
• 不溶于稀硫酸和盐酸，溶于硝酸、王水 和热的浓硫酸
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炉料中过量硫的作用机理 造锍熔炼条件下，Cu2O的生成不可避免，它会
与SiO2反应进入炉渣，造成铜损失。 炉料中的过量硫存在，将发生反应：
使Cu2O重新硫化成Cu2S，从而减少渣含铜损失
18
炉渣中SiO2饱和的作用机理 熔炼体系没有SiO2时，铜锍和炉渣结合成共价
键的Cu-Fe-S-O相，铜锍与炉渣高度混溶。 有SiO2时，它与FeO反应形成离子型炉渣相：
铜锍不与SiO2作用而保留为共价键Cu-Fe-S相，物理化学变 化
(1) 各类高价化合物及碳酸盐的离解(1200℃ 以上）
FeS2 = FeS + 0.5S2 2CuFeS2 = Cu2S +2FeS + 0.5S2 2CuS = Cu2S + 0.5S2 3NiS = Ni3S2 + 0.5S2 CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO + CO2 在氧化性气氛中，S2会被氧化成SO2
《铜及铜合金》课件
火法冶金
• 火法冶金是指将矿石或精矿在高温下进行熔炼，以提取有价金 属的冶金过程。火法冶金包括烧结、熔炼、吹炼、精炼等工序 ，铜的火法冶金通常采用反射炉、鼓风炉、电炉等设备。
湿法冶金
• 湿法冶金是指利用溶液中不同金属离子化学性质的差异，通过化学反应将有价金属从溶液中提取出来的方法。湿法冶金包 括浸出、净化、萃取、电解等工序，铜的湿法冶金通常采用硫酸浸出、氨浸出等方法。
铜及铜合金在某些环境中具有 良好的耐腐蚀性，如海洋环境
、大气环境等。
抗氧化性
铜及铜合金在高温环境下容易 氧化，生成氧化铜或碱式碳酸 铜。
化学反应活性
铜及铜合金在某些化学反应中 具有较高的反应活性，如氧化 还原反应等。
与酸、碱的反应
铜及铜合金与酸、碱等物质反 应，生成相应的盐类物质。
力学性能
强度与硬度
中国铜及铜合金市场现状
中国铜及铜合金消费量
01
中国是全球最大的铜及铜合金消费国，消费量占全球总消费量
的比例逐年上升。
中国铜及铜合金生产量
02
中国是全球最大的铜及铜合金生产国，生产量占全球总生产量
的比例逐年上升。
中国铜及铜合金进出口情况
03
中国铜及铜合金的进出口量较大，进出口市场受国内外经济形
势、汇率波动等多种因素影响。
05
铜及铜合金的腐蚀与防护
腐蚀类型和机理
电化学腐蚀
应力腐蚀
铜合金中的不同金属元素具有不同的电位 ，在电解质溶液中形成原电池，导致电化 学腐蚀。
在应力和特定环境因素的共同作用下，如 腐蚀介质和拉伸应力，铜合金容易发生应 力腐蚀开裂。
摩擦腐蚀
接触腐蚀
在摩擦过程中，由于机械作用和接触表面 间的相对运动，导致金属表面损伤和腐蚀 。
第八章 铜及铜合金
工程材料及其成型性
第八章 铜及铜合金
第8章 铜及铜合金
铜和铜合金有优良的导电导热性能，耐磨 抗蚀性能，较高的强度塑性，是电力、化 工、造船和机械制造业不可缺少的金属材 料。
分类：根据成分不同，铜合金分为纯铜、 黄铜、青铜、白铜四种。纯铜：紫铜；黄 铜：主加合金元素为锌的铜合金；白铜： 主加合金元素为镍的铜合金；青铜：主加 合金元素不是锌或镍的铜合金。
扩散气孔：
见图8-8，H的溶解度，液态高，固态低，凝
固时突降，析出气泡；铜的导热快，凝固快，形
成的气泡来不及浮出，成为气孔。
图 8-8 氢在铜中的溶解度和温度的关系
反应气孔：
铜氧化生成Cu2O，Cu2O与铜液中H反应：
Cu2O+2H=2Cu+H2O↑ ， 水 蒸 气 不 溶 于 铜 液 ， 成
为气泡；铜导热速度快，凝固快，气泡来不及逸
出形成气孔。
4. 焊接接头的力学性能和导电性能
焊接接头的抗拉强度与母材相近，但塑性低。
热影响区粗大晶粒，降低焊缝强度；为了防止焊
缝出现气孔，焊接材料中加入Mn、Si等脱氧元素，
固溶强化提高了焊缝的强度，但降低了塑性。
加入了Mn、Si等脱氧元素，焊缝处的电阻增
（1）普通黄铜： 见 图 8-13 ， 在 300～700℃出现低 塑 性 区 ， 在 200℃ 以 下 700℃ 以 上 均 有较高塑性，也有 中温脆性的问题。 图8-12，温度超过 850℃ ， 由 于 晶 粒 粗化，塑性开始迅 速下降。
图 8-13 普通黄铜的塑性图
（2）特殊黄铜：
塑性比普通黄铜低，
（1）锻造温度范围。见表8-10。铜合金的 锻造温度范围通常小于150℃，比碳钢窄。
第八章 铜及铜合金
第8章 铜及铜合金
铜和铜合金有优良的导电导热性能，耐磨 抗蚀性能，较高的强度塑性，是电力、化 工、造船和机械制造业不可缺少的金属材 料。
分类：根据成分不同，铜合金分为纯铜、 黄铜、青铜、白铜四种。纯铜：紫铜；黄 铜：主加合金元素为锌的铜合金；白铜： 主加合金元素为镍的铜合金；青铜：主加 合金元素不是锌或镍的铜合金。
扩散气孔：
见图8-8，H的溶解度，液态高，固态低，凝
固时突降，析出气泡；铜的导热快，凝固快，形
成的气泡来不及浮出，成为气孔。
图 8-8 氢在铜中的溶解度和温度的关系
反应气孔：
铜氧化生成Cu2O，Cu2O与铜液中H反应：
Cu2O+2H=2Cu+H2O↑ ， 水 蒸 气 不 溶 于 铜 液 ， 成
为气泡；铜导热速度快，凝固快，气泡来不及逸
出形成气孔。
4. 焊接接头的力学性能和导电性能
焊接接头的抗拉强度与母材相近，但塑性低。
热影响区粗大晶粒，降低焊缝强度；为了防止焊
缝出现气孔，焊接材料中加入Mn、Si等脱氧元素，
固溶强化提高了焊缝的强度，但降低了塑性。
加入了Mn、Si等脱氧元素，焊缝处的电阻增
（1）普通黄铜： 见 图 8-13 ， 在 300～700℃出现低 塑 性 区 ， 在 200℃ 以 下 700℃ 以 上 均 有较高塑性，也有 中温脆性的问题。 图8-12，温度超过 850℃ ， 由 于 晶 粒 粗化，塑性开始迅 速下降。
图 8-13 普通黄铜的塑性图
（2）特殊黄铜：
塑性比普通黄铜低，
（1）锻造温度范围。见表8-10。铜合金的 锻造温度范围通常小于150℃，比碳钢窄。
工程材料铜及铜合金
（二）管系用铜和铜合金 常用的管系材料有：黄铜（HAl77-2、HSn701、HSn62-1），紫铜（TU），白铜（B10、
BFe30-1-1）
小结
纯铜（T）的性能特点、牌号及用途 铜合金分类 黄铜（H）的分类：普通黄铜、特殊黄铜，其 成分、性能特点、牌号及用途 青铜（Q）的分类：锡青铜、铝青铜、铍青铜， 其成分、性能特点、牌号及用途 白铜（B）成分、性能特点、牌号及用途 铜合金的选用及在舰船上的应用
作业：P219 8、13
携手共进，齐创精品工程
Thank You
世界触手可及
3、常用牌号有 QSn4-3、QSn6.50.4、ZCuSn10Pb1等。
船用青铜软 管快速接头 阀(锡青铜阀 体、阀盖)
锡青铜管
4、主要用于耐蚀承载件, 如弹簧、轴承、齿轮 轴、蜗轮、垫圈等。
（二）铝青铜
1、Cu-Al相图
2、成分－组织－性能
<5% Al → σb太低不用 5~7%Al →α→ δ好 7~12%Al →[α+γ]
工程材料铜及铜合金
一、铜及铜合金性能特点
（一）纯铜
1、物理性能: 纯铜呈紫红色，又称紫铜,具有面心立方晶格,无 同素异构转变，无磁性。纯铜具有优良的导电性和导热性，
2、机械性能：强度偏低(230~250MPa),塑性高,易于加工成型 3、化学性能: 在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。 4、牌号：工业纯铜(99.95~99.5%)---T1 → T4
无氧铜---TU1、TU2 5、应用：导体及导电元器件 6、提高强度方法：冷加工硬化
合金化---Zn、Sn、Ni等
（二）、铜合金
铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、 Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又 保持了纯铜特性。
BFe30-1-1）
小结
纯铜（T）的性能特点、牌号及用途 铜合金分类 黄铜（H）的分类：普通黄铜、特殊黄铜，其 成分、性能特点、牌号及用途 青铜（Q）的分类：锡青铜、铝青铜、铍青铜， 其成分、性能特点、牌号及用途 白铜（B）成分、性能特点、牌号及用途 铜合金的选用及在舰船上的应用
作业：P219 8、13
携手共进，齐创精品工程
Thank You
世界触手可及
3、常用牌号有 QSn4-3、QSn6.50.4、ZCuSn10Pb1等。
船用青铜软 管快速接头 阀(锡青铜阀 体、阀盖)
锡青铜管
4、主要用于耐蚀承载件, 如弹簧、轴承、齿轮 轴、蜗轮、垫圈等。
（二）铝青铜
1、Cu-Al相图
2、成分－组织－性能
<5% Al → σb太低不用 5~7%Al →α→ δ好 7~12%Al →[α+γ]
工程材料铜及铜合金
一、铜及铜合金性能特点
（一）纯铜
1、物理性能: 纯铜呈紫红色，又称紫铜,具有面心立方晶格,无 同素异构转变，无磁性。纯铜具有优良的导电性和导热性，
2、机械性能：强度偏低(230~250MPa),塑性高,易于加工成型 3、化学性能: 在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。 4、牌号：工业纯铜(99.95~99.5%)---T1 → T4
无氧铜---TU1、TU2 5、应用：导体及导电元器件 6、提高强度方法：冷加工硬化
合金化---Zn、Sn、Ni等
（二）、铜合金
铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、 Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又 保持了纯铜特性。
金属材料与热处理 模块九 课题一铜及铜合金
加入Zn
加入Ni
加入Sn、 Al、Si、 Be、Ti等
黄铜 白铜
青铜
有色金属及硬质合金
一、
纯铜呈紫红色，故又称为紫铜，如图9-3所示。纯铜的密度为8 968×10 3 kg/m 3,熔 点为1083 ℃，其导电性和导热性仅次于金和银，是最常用的导电、导热材料。它的塑性 非常好，易于冷、热压力加工，在大气及淡水中有良好的耐蚀性能，但纯铜在含有二氧化 碳的潮湿空气中表面会产生绿色铜膜称为铜绿。
有色金属及硬质合金
2 白铜是指以Cu-Ni为基的合金。Ni和Cu在固态下能完全互溶，所以各类铜镍合金均为单
相α固溶体，具有良好的冷热加工性能，不能进行热处理强化，只能用固溶强化和加工硬 化来提高其强度。
白铜具有较高的耐蚀性和优良的冷热加工成形性，是精密仪器仪表、化工机械、医疗器 械及工艺品制造中的重要材料，如图9-6所示。 白铜的牌号用“B”加镍含量表示，三元以上的白铜用“B”加第二个主添加元素符号及 除基元素铜外的成分数字组表示。如B30表示含Ni量为30%的白铜；BMn3-12表示含锰量为 3%、含镍量为12%的锰白铜。
有色金属及硬质合金
3 除了黄铜和白铜外，所有的铜基合金都称为青铜。按主加元素种类的不同，青铜可分为 锡青铜、铝青铜、铍青铜和硅青铜等；按生产方式也可分为压力加工青铜和铸造青铜两类。 图9-7所示为古代青铜件。
有色金属及硬质合金
压力加工青铜的代号由“Q” ＋主加元素符号及含量＋其他加入元素的含量组成。例如， QSn4-3表示含锡量为4%、含锌量为3%、其余为铜的锡青铜；QAl7表示含铝量为7%、其余为 铜的铝青铜。 铸造青铜的牌号表示方法与铸造黄铜的牌号表示方法相同，均由“ZCu” ＋主加元素符号 ＋主加元素含量＋其他加入元素符号及含量组成，如ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuAl9Mn2等。
铜及铜合金
2 铜合金
1）铜合金分类
（1）按化学成分分类 按化学成分的不同，铜合金可分为黄铜、青铜及白铜（铜镍合金）三大类。机器制造 业中，应用较广的是黄铜和青铜。 黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。其中，不含其他合金元素的黄铜称为普通黄铜 （或简单黄铜），含有其他合金元素的黄铜称为特殊黄铜（或复杂黄铜）。 青铜是以除锌和镍以外的其他元素作为主要合金元素的铜合金。按其所含主要合金元 素种类的不同，青铜可分为锡青铜、铝青铜、铍青铜、铅青铜、硅青铜等。
图8-9 锌对铜力学性能的影响（退火）
普通黄铜的耐蚀性良好，并与纯铜相近。但当 Zn 7%（尤其是大于 20%）并经冷压力加工后的黄铜，在潮湿的大气中，特别是在含氨的气氛 中，易产生应力腐蚀破裂现象（自裂）。防止应力破裂的方法是在250～ 300℃进行去应力退火。
2）特殊黄铜
在普通黄铜基础上，再加入其他合金元素所组成的多元合金称为特殊黄铜，常加入的元素有 锡、铅、铝、硅、锰、铁等。特殊黄铜也可依据加入的第二合金元素命名，如锡黄铜、铅黄铜、 铝黄铜等。
（2）铍青铜 铍青铜是以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.6%～2.5%，是时效强化 效果极大的铜合金。经淬火（780℃水冷后， Rm为500～550 MPa，硬度为 120 HBW，A为25%～35%）再经冷压成形、时效（300～350℃，2 h）之后， 铍青铜具有很高的强度、硬度与弹性极限（ Rm =1250～1400 MPa，硬度为 330～400 HBW）。可贵的是，铍青铜的导热性、导电性、耐寒性也非常好， 同时还有抗磁、受冲击时不产生火花等特殊性能。 铍青铜主要用来制作精密仪器、仪表中各种重要用途的弹性元件和耐蚀、 耐磨零件（如仪表中齿轮）和航海罗盘仪零件及防爆工具。一般铍青铜是以 压力加工后淬火为供应状态，工厂制成零件后，只需进行时效即可。但铍青 铜价格昂贵，工艺复杂，因此限制了它的应用。
铜及铜合金
4.2 纯铜
耐蚀性：铜的标准电极电位为+0.345V，比氢高，在水溶液中 不能臵换氢，因此，铜在许多介质中化学稳定性好。 铜在大气中耐蚀性良好，暴露在大气中的铜能在表面生成难溶 于水、并与基底紧密结合的碱性硫酸铜(即铜绿，CuS04· 3Cu(OH)2) 或碱性碳酸铜(CuCO3· Cu(OH)2)薄膜，对铜有保护作用，可防止铜 继续腐蚀。铜在淡水及蒸汽中抗蚀性能也很好。所以野外架设的大 量导线、水管、冷凝管等，均可不另加保护。 铜在海水中的腐蚀速度不大，约为0.05mm／a；加入0.15～0.3 ％As能显著提高铜对海水的抗蚀性。 铜在非氧化性的酸(如盐酸)、碱、多种有机酸(如醋酸、柠檬酸、 脂肪酸、乳酸、草酸)中有良好的耐蚀性。但是，铜在氧化剂和氧化 性的酸(如硝酸)中不耐蚀。氨、氯化铵，氰化物，汞盐的水溶液和 湿润的卤素族元素等，均引起铜强烈的腐蚀。 铜在常温干燥空气中几乎不氧化，但当温度超过100℃时开始氧化， 并在其表面生成黑色的CuO薄膜。在高温下，铜的氧化速度大为增 加，并在表面上生成红色的Cu20薄膜。
4.2 纯铜
铋： 熔点为271℃，不溶于Cu中，在270℃与Cu生成低熔点共晶 (Cu+Bi) 。Bi在低熔点共晶中呈薄膜状分布在铜的晶界上，热加 工时，薄膜熔化而造成“热脆”。Bi本身也是脆性相，使铜在冷 态下也会变脆，所以Bi不但造成“热脆”，也造成“冷脆”，对 铜危害严重。铋的极限含量不大于0.002％。 氧：不固溶于铜，与铜形成高熔点脆性化合物Cu2O，含氧铜冷凝 时，氧呈共晶体(Cu+Cu2O)析出，分布在晶界上。共晶温度很高 (1066℃)，对热变形性能不产生影响，但Cu2O硬而脆，使冷变形 产生困难，致使金属发生“冷脆"。含氧铜在氢或还原性气氛中 退火时，会出现“氢病”。 “氢病”的本质是由于退火时，氢 或还原性气氛易于渗入铜中与CuO的氧化合而形成水蒸气或CO2。 100g含氧0.01％的铜在氢气中退火，会形成140cm3的蒸汽。 生成的水蒸汽无法扩散，在铜中形成很高的压力，使铜遭到破坏。 含氧量达0.005％的铜，即出现“氢病”。 根据氧含量和生产方法，纯铜可分无氧铜、脱氧铜和纯铜三 类，其中只有无氧铜才能在高温还原性气氛中加工使用。
铜及铜合金
铝黄铜：铝能提高黄铜的强度和硬度，但使
塑性降低。铝能使黄铜表面形成保护性的氧
化膜，因而改善黄铜在大气中的抗蚀性。铅
黄铜可制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。
铅黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，可得到 高强度、高耐蚀性的特殊黄铜，常用于制作 大型蜗杆、海船用螺旋桨等需要高强度、高 耐蚀性的重要零件。
硅黄铜：硅能显著提高黄铜的机械性能、耐
溶处理和人工时效后，可以得到很高的强度和硬度。
铍青铜具有很高的弹性极限、疲劳强度、耐
磨性和抗蚀性，导电、导热性极好，并且耐
热、无磁性，受冲击时不发生火花。因此铍 青铜常用来制造各种重要弹性元件，耐磨零 件（钟表齿轮，高温、高压、高速下的轴承） 及防爆工具等。但铍是稀有金属，价格昂贵， 在使用上受到限制。
因共晶体熔化，破坏晶界的结合，使铜发生脆性断裂（热
裂）。硫、氧与铜也形成共晶体（Cu＋Cu2S）和（Cu＋ Cu2O），共晶温度分别为1067℃和1065℃，因共晶温度高，
它们不引起热脆性。但由于Cu2S、Cu2O都是脆性化合物，
在冷加工时易促进破裂（冷脆）。
根据杂质的含量，工业纯铜可分为四种：T1、T2、T3、T4。
材料。
黄 铜
铜锌合金或以锌为主要合金元素的铜合金称
为黄铜。黄铜具有良好的塑性和耐腐蚀性，
良好的变形加工性能和铸造性能，在工业中 有很强的应用价值。按化学成分的不同，黄 铜可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。表是常 用黄铜的牌号、成分、性能和用途。
1．普通黄铜
普通黄铜是铜锌二元合金。α
相是锌溶于铜中的固溶体，其 溶解度随温度的下降而增大。 α相具有面心立方晶格，塑性 好，适于进行冷、热加工，并 有优良的铸造、焊接和镀锡的 能力。β′相是以电子化合物 CuZn为基的有序固溶体，具 有体心立方晶格，性能硬而脆。
铜的焊接性ppt课件.ppt
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
普通黄铜用途：
H80和H90用作镀层及装饰品 ，奖章等； H68和H70适用于冷冲压制造形状复杂的零件，
如弹壳、波纹管等； H59和H6用于制作要求导电、耐蚀有适当强度的
纯铜
黄铜
分类 --
常用牌 号举例
--
特征
青铜 白铜
--
--
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
类别 纯铜 黄铜
青铜
主要合 金元素
无
锌
除锌和 镍以外 的元素
分类
常用牌 号举例
特征
--
--
良好的导热性、导电性、 耐蚀性、塑性
黄铜 H68/H96 耐蚀性好，加工性能好， 导电性能比纯铜差，力
特殊黄铜 HPb59-1 学性能比纯铜好
锡青铜 QSn4-3 铝青铜 QAl9-2 硅青铜等 QSi3-1
良好的耐磨性、力学性 能、铸造性能、耐蚀性 能。
白铜 镍
--
-- 耐蚀性好，力学性能好
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
铜与其中的杂质可形成多种低熔点共晶引 起热裂纹。
铜及铜合金的线胀系数和收缩率比较大， 而且导热性强，焊接时会产生较大的焊接 应力。
纯铜焊接时，焊缝为单相组织，且由于铜 的导热性强，焊缝易生成粗大的柱状晶 。
这，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
铜及铜合金分析
《金属材料化学分析》主编 课件制作 李江华
司卫华
第七单元 有色金属及其合金
二、分析方法
2.碘量法 碘量法测定铜具有快速、简便的特点，在条件掌握合适的情况下可获得较准确的结果。 该方法的基本反应为铜(Ⅱ)与I-定量反应生成碘化亚铜和游离碘，随即用硫代硫酸钠标准 溶液滴定所释出的碘，即可间接计算得试样中铜的含量。
CH 3CSNH 2 2H 2 O
CH 3COONH4 H 2 S
沉淀可在3mol/L以下的硫酸或2mol/L以下的盐酸或0.5mol/L以下的硝酸 溶液中进行。
《金属材料化学分析》主编 课件制作 李江华
司卫华
第七单元 有色金属及其合金
一、铜及铜合金溶解与分离方法
2．DDTC沉淀分离法 用酒石酸从EDTA掩蔽铁、铬、镍等离子，在pH=10左右的氨性溶液中 铜离子与DDTC定量地生成沉淀。利用此法可分离钢铁等合金中0.1％以上的 铜。 3．二苯硫腙萃取分离法 在0.1mol/L的酸性溶液中，铜(Ⅱ)离子与二苯硫腙形成能被三氯甲烷、四 氯化碳等有机溶液剂萃取的螯合物。利用此法可使微量铜与钴、镍、钼、铅、 锌、镉等元素分离，但铋、汞、钯、金、银、铂也被萃取。加入适量 0.1mol/L溴化物或碘化物，可掩蔽少量汞、银和铋。也可用等体积2％碘化
钾和0.01mol/L盐酸混合液洗涤有机相以除去已被萃取入的有机相的汞、银 及铋。大量铁(Ⅲ)离子共存时则先用甲基异丁酮在盐酸介质中萃取除去。
《金属材料化学分析》主编 课件制作 李江华
司卫华
第七单元 有色金属及其合金
二、分析方法
1.电解重量法 电解重量法适用于测定试样中作为主要组分存在的铜，具有操作简便、结 果很确等优点。目前常用的有恒电流电解法和控制阴极电位电解法两种。 恒电流电解法测定铜，通常在硝酸或硫硝混合酸介质中进行电解，也可在 氨性介质中或以铜(Ⅱ)的氰化络合物状态进行电解。但不宜在盐酸介质中进行 电解，因为在盐酸介质中电解析出的铜呈海绵状，极易脱落,而且盐酸对铂电 极有—定的腐蚀作用，使电极受损。电解的电流密度一般控制在1～2A/dm2， 配以适当搅拌。砷、锑、锡、铋、钼、金、银、汞、硒、碲等元素在电解时 能与铜一起在阴极上还原，因而干扰铜的测定。当上述各元素的共存量较大 时应预先分离除去；而共存量很少时可采取掩蔽、氧化等不同的方法消除其 干扰。 控制阴极电位电解法测定铜具有更好的选择性，与铜的分解电势相差较大 的元素不与铜析出。例如,分析锡青铜时可不分离锡直接进行铜的电解。 无论用恒电流法或控制电位法测定铜。电解后的溶液中一般还残留有痕量铜， 可采用光度法或原子吸收光谱法测定其含量,并加到电解重量法的结果之中。
铜及铜合金的耐蚀性
3、非金属涂层
喷清漆；
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耐蚀材料
9.3 铜合金的耐蚀性
9.3.1黄铜的耐蚀性
1、概述
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耐蚀材料
⑴含锌量﹤35%的单相α黄铜，在各种常用的介质中的耐蚀性几乎 同于紫铜（大气、淡水、海水等）。 ⑵含锌量36～46%的β+α多相黄铜，其耐蚀性随介质不同而发生变 化。（在某些介质中的耐蚀性大大下降）。
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耐蚀材料
9.2.2纯铜的耐蚀性：
1、铜在大气中是耐蚀的
长期暴露在大气中先生成Cu2O，然后逐渐形成碱性碳酸铜CuCO3. Cu(OH)3和碱式硫酸铜CuSO4.3Cu(OH)3的绿色薄膜，又称 “铜 绿”。这种薄膜可以防止铜基体继续氧化腐蚀。
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耐蚀材料
2、铜在淡水、海水或中性盐的水溶液中是耐蚀的。
（2）青铜：
耐蚀材料
普通青铜（Cu-Sn二元合金），特殊青铜（铅青铜，铝青铜）
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耐蚀材料 （3）白铜--Cu-Ni合金
白铜山水墨盒
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白铜暖手炉
白铜的突出优点：
耐蚀材料
1、耐蚀性好（用白铜做的器具不容易生铜绿，银光闪闪）。常常用 来制造耐蚀结构件、精密仪器和装饰品。
2、具有中等以上的强度、弹性好，易于冷热压力加工、易于焊接。 制造弹簧，接插件。
耐蚀材料
第9章 铜及铜合金的耐蚀性
9.1 概述 9.2 纯铜的耐蚀性 9.3 铜合金的耐蚀性
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耐蚀材料
9.1 概述
整理ppt
耐蚀材料
9.1.1纯铜的物理性质
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耐蚀材料
1、密度大，属重金属。
Cu 8.96
Fe 7 .8 6 Ag 1 0 .4 9 Au 1 0 .5
金属材料学第10章-铜合金ppt课件.ppt
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
图9 不同电流强度下合金铸锭的微观组织 （a）I=0A横截面上部（b）I=0A横截面中部（c）I=0A横截面下部 （g）I=100A横截面上部（h）I=100A横截面中部（i）I=100A横截面下部
（GB/T5231—2001）
三、工业纯铜的牌号及应用 工业纯铜(T1-T3)，数字越大纯度越低。wO约
0.02％～0.1％，导电导热性好（作太阳能热 水器），耐蚀性好（作电线）。 脱氧铜(TP1-TP2)，wO小于0.01％。耐热，导 电性好，（作真空仪表） 无氧铜(TU0-TU2)，wO极低（<0.003％）。作 排水管，汽油输送管。
黄铜是以 为主加合金元素的铜合金，白铜则是
以
为主加合金元素的铜合金。
根据添加的化学成分不同，青铜又分
为
,
,
。
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
10.1 黄铜brass
10.1.3特殊黄铜
黄铜 棒
在普通黄铜的基础上加入
Al、 Fe、Si、Mn、Pb、
Sn、Ni等元素形成特殊黄
铜。Al、Sn、Mn、Ni可
提高抗蚀性和耐磨性，Si
改善铸造性能。
加工特殊黄铜的牌号如
黄 铜
HPb59-1.
制
特殊黄铜强度、耐蚀性比
品
普通黄铜好，铸造性能改
善。
认 识 到 了 贫 困户贫 困的根 本原因 ，才能 开始对 症下药 ，然后 药到病 除。近 年来国 家对扶 贫工作 高度重 视，已 经展开 了“精 准扶贫 ”项目
铜及铜合金上用PPT课件
• 眼镜上的螺钉及架子一般用H62:它的强度较高，并有一定的耐蚀性， 缺点是在汗水的腐蚀下会生铜锈。
• 黄铜精密异型材 ——眼镜铰链
（二）青铜（ Cu-Sn合金）
•青铜原指Cu-Sn合金，是人类应用最早的一种合金， 现包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜，硅青铜等。 • 牌号： “Q”+第一个主加元素符号及其名义质量
（一）黄铜（Cu-Zn合金）
• 黄铜具有良好的工艺性能、机械性能、较高的 导电和导热性，黄铜还具有价格便宜优点。
• 黄铜随着含锌量的增加，其色泽由金红向黄、 金黄、白色逐渐变化，是有色金属中应用最广 的合金材料之一。
黄铜的分类
• 根据黄铜中所含合金元素种类的不同，黄铜分 为普通黄铜和特殊（复杂）黄铜两种。
特殊黄铜
• 为了提高黄铜的耐蚀性、强度、硬度和切削性等，在 铜-锌合金中加入少量（一般为1%～2%，少数达 3%～4%，极个别的达5%～6%）锡、铝、锰、铁、 硅、镍等元素，构成三元、四元、甚至五元合金，即 为复杂黄铜，亦称复杂黄铜。
实例：
• 镍黄铜：镍与铜能形成连续固溶体，65Cu-30Zn-5Ni是典型的α镍黄 铜，镍能提高合金的强度和韧性，并能增强合金的抗脱锌及抗应力 腐蚀的能力。
• H90 （ H80）有优良的耐蚀性、导热性和冷变形 能力，并呈金黄色，有金色黄铜之称。常用于镀 层、艺术装饰品、奖章、散热器等。
• H70（H68）俗称三七黄铜，有优良的冷热塑性变 形能力，适宜用冷冲压制造形状复杂而要求耐蚀 的管、套类零件，如弹壳、波纹管等，故又有弹 壳黄铜之称。
• H62、H59 俗称四六黄铜。当 wZn=39～45%时， 室温下的组织为α+ β ’。在实际生产条件下，当 wZn＞32%时，即出现α+ β ’组织。强度较高，有 一定的耐蚀性，广泛用来制作电器上要求导电、 耐蚀及适当强度的结构件，如螺栓、螺母、垫圈、 弹簧及机器中的轴套等，有商业黄铜之称
• 黄铜精密异型材 ——眼镜铰链
（二）青铜（ Cu-Sn合金）
•青铜原指Cu-Sn合金，是人类应用最早的一种合金， 现包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜，硅青铜等。 • 牌号： “Q”+第一个主加元素符号及其名义质量
（一）黄铜（Cu-Zn合金）
• 黄铜具有良好的工艺性能、机械性能、较高的 导电和导热性，黄铜还具有价格便宜优点。
• 黄铜随着含锌量的增加，其色泽由金红向黄、 金黄、白色逐渐变化，是有色金属中应用最广 的合金材料之一。
黄铜的分类
• 根据黄铜中所含合金元素种类的不同，黄铜分 为普通黄铜和特殊（复杂）黄铜两种。
特殊黄铜
• 为了提高黄铜的耐蚀性、强度、硬度和切削性等，在 铜-锌合金中加入少量（一般为1%～2%，少数达 3%～4%，极个别的达5%～6%）锡、铝、锰、铁、 硅、镍等元素，构成三元、四元、甚至五元合金，即 为复杂黄铜，亦称复杂黄铜。
实例：
• 镍黄铜：镍与铜能形成连续固溶体，65Cu-30Zn-5Ni是典型的α镍黄 铜，镍能提高合金的强度和韧性，并能增强合金的抗脱锌及抗应力 腐蚀的能力。
• H90 （ H80）有优良的耐蚀性、导热性和冷变形 能力，并呈金黄色，有金色黄铜之称。常用于镀 层、艺术装饰品、奖章、散热器等。
• H70（H68）俗称三七黄铜，有优良的冷热塑性变 形能力，适宜用冷冲压制造形状复杂而要求耐蚀 的管、套类零件，如弹壳、波纹管等，故又有弹 壳黄铜之称。
• H62、H59 俗称四六黄铜。当 wZn=39～45%时， 室温下的组织为α+ β ’。在实际生产条件下，当 wZn＞32%时，即出现α+ β ’组织。强度较高，有 一定的耐蚀性，广泛用来制作电器上要求导电、 耐蚀及适当强度的结构件，如螺栓、螺母、垫圈、 弹簧及机器中的轴套等，有商业黄铜之称
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氧化过程
铜中多数杂质对氧的亲和力大 于铜，且杂质氧化物在铜水中的 溶解度很小。粗铜中主要是铜， 杂质浓度低，根据质量作用定律， 铜先氧化：
冰铜熔炼方法
传统熔炼方法 现代炼铜方法
鼓风炉熔炼方法
反射炉熔炼方法
电炉熔炼方法 熔池熔炼方法
诺兰达法 瓦纽科夫法 白银法 奥斯麦特法 三菱法
漂浮熔炼方法
闪速熔炼法 基夫赛特法
奥托昆普法 印柯法
粗铜的制取
液态冰铜经在水平转炉中进行吹炼制得粗铜。 吹炼的目的：利用空气中的氧，将冰铜中的铁和硫几 乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜。 转炉吹炼分为两个阶段： 第一阶段：造渣期，主要进行FeS的氧化和造渣反应； 第 二 阶 段 ： 造 铜 期 ， 主 要 进 行 Cu2S 的 氧 化 及 Cu2S 和 Cu2O的相互反应，最终获得粗铜。 造渣期根据情况加入冰铜和石英溶剂，并间断地排放 炉渣。造铜期无需加溶剂，不产出炉渣。
⑵硫化物氧化 FeS + 1.5O2 = FeO + SO2 FeS2 + 2.5O2 = FeO + 2SO2 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2 Cu2S + 1.5O2 = Cu2O + SO2
⑶铁的氧化物及脉石造渣反应
2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2 3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2 ⑷燃料的燃烧反应
第4章 铜及铜合金
4.1 概述 4.2 铜的制取 4.3 纯铜 4.4 铜合金
4.1 概述
最早使用的金属是铜。史前时代就开始采掘露天铜矿，用铜制 造武器、工具和其他器皿。
铜在地壳中的含量约为0.01%。铜多以铜矿物存在。铜矿物 与其他矿物聚合成铜矿石，铜矿石经选矿而成为含铜较高的铜精 矿。
铜矿石分为三类： ⑴硫化矿：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜矿(Cu2S)。 ⑵氧化矿：赤铜矿(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]、蓝铜矿 [2CuCO3·Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO3·2H2O)。 ⑶自然铜
铜矿石中铜的含量1％左右（0.5％～3％）便有开采价值，用 浮选法把矿石中一部分脉石等杂质除去，得到含铜量较高（8 ％～35％）的精矿砂。
距今4000年前的夏朝已使用红铜（天然铜）。1957年和1959年在 甘肃武威皇娘娘台遗址发掘出铜器近20件，铜器中铜含量99.63%～ 99.87%。
战国时代《周礼·考工记》：金有六齐。六分其金而锡居一，谓 之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居 一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金 而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。
一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里。 法国高速火车铁轨每公里用10吨铜。 波音747-200型飞机总重量中铜占2%。
铜被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防 工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
电气、电子工业：应用最广、用量最大，占总消费量一半 以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及 印刷线路板等。
连续炼铜炉
硫化铜精矿 (20～30%Cu)
干燥 熔池熔炼炉
干燥 闪速炉
干燥 电炉
干燥 反射炉
干燥 密闭鼓风炉
冰铜 (30～55%Cu) 转炉或连续吹炼炉
粗铜 (98.5%Cu) 火法精炼炉
99.95%～99.99% Cu)
冰铜制取
冰铜熔炼所用原料主要是铜精矿和含铜的返料，除了有Cu、Fe、S等元 素外，还含有SiO2、CaO、MgO等。熔炼时如下发生反应：
C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2O CH4 + 2O2 = 2H2O + CO2
冰铜是在熔炼过程中产生的、以Cu2S-FeS系为主并溶解少量其它 金 属 硫 化 物 （ 如 Ni3S2 、 Co3S2 、 PbS 、 ZnS 等 ） 、 贵 金 属 （ Au 、 Ag）、铂族金属、Se、Te、As、Sb、Bi等元素及微量脉石成分的 多元系混合物。
⑴高价硫化物、氧化物及碳酸盐的分解 在1200℃ 以上，所有高价化合物均会发生离解反应。
FeS2 ＝ FeS ＋ 0.5S2 FenSn+1 = nFeS + 0.5S2 2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 0.5S2 2CuS = Cu2S + 0.5S2 2Cu3FeS3 = 3Cu2S + 2FeS + 0.5S2 3NiS = Ni3S2 + 0.5S2 氧化铜和碳酸盐的离解反应： 2CuO = Cu2O + 0.5O2 CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO + CO2 离解生成的S2被炉中的氧化气氛氧化为SO2。
机械和运输车辆制造：阀 门和配件、仪表、滑动轴承、 模具、热交换器和泵等。
化学工业：制造真空器、蒸 馏锅、酿造锅等。
国防工业：子弹、炮弹、枪 炮零件等，每生产100万发子 弹，需用铜13～14吨。
建筑工业：管道、管道配件、 装饰器件等。
性能：
高导电性； 高导热性； 高耐蚀性； 优良的韧性和延展性； 合适的强度。
转炉示意图
粗铜火法精炼
粗铜含有各种杂质和金银等贵金属（ 0.25~2% ）。这些杂质影响 铜的物理化学性质和用途。
火法精炼的目的：尽量除去粗铜中的杂质，为电解精炼提供合格 的铜阳极板。
火法精炼在回转阳极炉或反射炉内进行。每一精炼周期包括装料、 熔化、氧化、还原和浇铸五个工段，其中氧化和还原工段是最关键工 段。
4.2 铜的提取
铜的制取方法：火法冶金、湿法冶金。 火法炼铜是当今生产铜的主要方法，世界上80％左右
的铜由火法炼铜方法生产。 通过熔融冶炼和电解精炼生产出阴极铜（电解铜），
适用于高品位的硫化铜矿、旧废铜和新废铜。 旧废铜来自旧设备、废弃的楼房和地下管道；新废铜
来自加工厂弃掉的铜屑(铜材的产出比为50％左右)。废铜 供应较稳定，废铜可以分为：裸杂铜:品位在90％以上； 黄杂铜（电线）:含铜物料（旧马达、电路板）；由废铜 和其他类似材料生产出的铜，也称为再生铜。